유기태양전지실험

본문내용

.27E-01
43
6.00E-01
1.56E-05
1.73E-01
1.04E-01
44
6.20E-01
1.57E-04
1.75E+00
1.08E+00
45
6.40E-01
3.13E-04
3.48E+00
2.23E+00
46
6.60E-01
4.83E-04
5.36E+00
3.54E+00
47
6.80E-01
6.63E-04
7.37E+00
5.01E+00
48
7.00E-01
8.54E-04
9.49E+00
6.64E+00
2. Results
위의 raw data들의 첫 번째와 두 번째 열의 측정값은 V와 I의 값이다. 기본적인 이 data들을 EXCEL을 이용하여 정리하면 세 번째 열과 네 번째 열의 값이 나온다. 여기서 세 번째 열의 값은 A(ampere)*1000/0.09 을 계산해준 결과이며, 1000을 곱해주는 것은 I-V 측정시 I의 단위인 A를 ㎃로 변환시키기 위한 것이고 cell 면적인 0.09(㎠)로 나누어 current density를 구하는 과정을 나타내는 것이다. 네 번째 열 에 해당하는 fill factor 값은 voltage와 current density값의 곱으로부터 나온 값이다. 그 곱한 값(면적)이 최대가 되는 지점은 아래와 같고 그 값이 바로 fill factor(FF)가 된다.
Current Density VS. Voltage
Fig. 3-1. 10_4(김정)
Fig. 3-2. 1_3(김진원)
Fig. 3-3. 5_2(김학률)
Fig. 3-4. 4_2(류태환)
Fig. 3-5. 9_3(박미화)
위의 그래프에서 x절편과 y절편은 각각 , 를 나타내며, 면적이 최대일 때의 x값과 y값은 각각 , 이다.
Table 3-6. 각각의 cell에 대한 , , , 그리고
김정
김진원
김학률
류태환
박미화
0.46
0.44
0.42
0.46
0.44
5.63
5.49
5.28
5.66
6.58
0.6
0.62
0.62
0.62
0.6
7.55
8.23
8.04
7.57
8.69
여기서 이므로 결국 이다. 이 식에 의거하여 효율을 구하면 다음과 같다.
Table 3-7. 각각의 cell 효율
김정
김진원
김학률
류태환
박미화
η(%)
2.59
2.42
2.22
2.60
2.90
3. Discussion
Table 3-6.을 보면 cell의 효율은 조원들마다 차이가 나타난다. 이는 분명 효율을 나타내는데 있어서 그 차이를 발생시키는 것 어떠한 요인이 있다는 것을 알 수 있다. 같은 실험을 했던 다른 조들과 효율을 비교해보면 우리 조는 대체적으로 그 값이 낮게 나온 경향이 있다. 우선적으로 전체적으로 낮은 측정치가 나온 이유를 살펴보면 본격적인 coating에 앞서 실시했던 준비과정에서의 문제를 꼽을 수 있다. 준비과정에서 실시한 세척은 ITO glass에 존재할 수 있는 먼지와 같은 기타 이물질들을 완벽히 제거하는 과정이므로 이 과정은 매우 꼼꼼히 이루어졌어야 했다. 조교님께서 알려주신 방법에 따라 꼼꼼히 세척을 한다고는 했지만 직접 세척을 실시한 사람으로써 완벽히 세척을 했다고 자신 있게 말은 할 수 없다. 또한 높은 효율을 내기 위해서는 ITO glass위에 PEDOT:PSS이나 active layer가 coating&baking 후에 직접적인 소자로 이용될 부분을 중심으로 균일하게 기포의 형성 없이 코팅이 이루어졌어야 했다. 또한 baking 단계는 실험에 참여한 사람들(10명)이 모두 spin coating 작업이 끝난 후에 이루어지기 때문에 비교적 먼저 spin coating을 실시한 사람들은 다소 효율이 낮게 나올 우려 또한 존재할 수 있다. 여기에 대해 살펴보면 물질을 코팅한 후 빠른 시간 안에 baking하는 것이 효율을 높이는 방법일 수도 있을 것 같다. Active layer까지 코팅을 마친 뒤 active pixel만 남겨두고 나머지 부분은 acetone을 사용해서 닦아내는데 이 작업은 aluminium(cathode)을 증착하고 anode(ITO)와 cathode가 잘 접촉해야 소자가 잘 만들어지기 때문에 효율에 있어서 중요하게 작용하게 되는 것 같다. 또한 실험에 같이 참여한 3, 4조 모두의 효율이 대체적으로 3%를 밑도는 것으로 보아 개인차가 아닌 포괄적인 원인이 있는 것으로 보인다. 하나 예를 들면 두 번의 baking 단계는 각각 140℃와 90℃에서 이루어진다. 하지만 두 번째에 실시했어야 할 90℃에서의 baking은 그보다 더 높은 온도에서 이루어졌다.(초기 설정 온도인 140℃로 예상됨.) 보다 높은 온도에서의 baking 때문에 우리는 그 시간을 단축하여 실시하게 되었다.
Ⅳ. Conclusion
위의 Table 3-6.을 살펴보면 그 효율은 같은 실험을 실시했던 여타 조들과는 확연히 차이나는 값을 보인다. 이 실험의 효율이 성적에 직접 반영되기 때문에 이번 실험의 결과는 조원들 모두가 참으로 아쉬움을 느낄 수밖에 없었다. 하지만 아쉬움은 잠시 미루고 보다 나은 효율을 얻기 위한 방안을 생각해본다면, 초기에 실시했던 ITO glass의 세척과정에서 보다 세밀한 작업이 필요하며, P3HT/PCBM이 solvent에 녹는 과정 또한 순탄하게 잘 이루어져야 한다. 또한 효율이 잘 나오기 위해서는 ITO위에 물질을 spin coating시키기 위해 떨어뜨리는 과정에서는 물질이 기포 없이 균일하게 코팅되어야하며 acetone으로 가장자리를 닦아 낼 때 active pixel을 잘 남겨야 cathode와 anode의 접촉이 잘 이루어져 보다 높은 효율을 갖는 소자가 만들어질 것이다.
Ⅴ. References
[1] 윤제정, 한국과학기술정보연구원(KISTI), “유기 반도체 태양전지”.
[2] 배우진, 삼성전자 LCD 총괄책임 연구원, “전도성 고분자 유기태양전지”.
[3] 한국과학기술정보연구원(KISTI), “태양광 발전에 관한 기술동향분석”,
p.31∼34(2006).
[4] 이수형, 전북대학교 화학공학부, “Fabrication of polymer devices”, p.1∼16.
[5] 신원석, 문상진, Technology focus/태양전지 기술동향,
"유기박막 태양전지 개발 동향과 전망" p.52∼59.

키워드

유기,   태양,   전지